這個問題可能也是在許多科學(xué)領(lǐng)域里面讓大家很困擾的問題：對于一個看不見、摸不著的東西，我們是怎么研究然后又給出了許多那么篤定的答案的呢？

其實很簡單，任何一個天體、或者說任何一樣?xùn)|西（物體、人物、事件）在這個世界上都不能單獨地存在。它總會以各種各樣的方式或直接或間接地影響周圍的事物。在我們了解一個歷史人物的時候，我們會通過了解他周圍的人來了解他（譬如說，歷史上幾乎沒有任何對于汪倫的直接記載，但我們卻可以通過“桃花潭水深千尺，不及汪倫送我情”看出他的好客），而要想了解一個黑洞，我們可以通過它周圍天體和物質(zhì)的特性來探知它的奧秘。

黑洞最早是一個純數(shù)學(xué)上的概念，包括拉普拉斯在內(nèi)的數(shù)學(xué)家通過計算，提出如果有一個物體的質(zhì)量足夠大而體積足夠小，那它的引力就會大到連光都無法逃離。在愛因斯坦于1915年發(fā)表廣義相對論一個月之后，德國物理學(xué)家史瓦西（Schwarzschild）得到了一個廣義相對論方程的精確解，正式預(yù)言了這樣一種天體的存在。

正如題主問得一樣，在黑洞的概念剛剛提出的時候，黑洞的觀測是一個非常大的難題，因為它本身既不發(fā)光，也不能反射光，而光幾乎是天文學(xué)家所能依仗的唯一的工具。但隨著物理學(xué)家們對廣義相對論認識的加深，以及對各種極端情況下電磁運動的研究，我們現(xiàn)在能很確切地了解黑洞及周邊天體的結(jié)構(gòu)，并且能預(yù)言出這些結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致的種種可觀測效應(yīng)。所以，我們可以通過觀測其他的天體現(xiàn)象來間接判斷黑洞的存在。目前比較被接受的黑洞觀測方法有三個：

一、引力效應(yīng)。太陽有巨大的質(zhì)量，地球也因此受到太陽的引力?？墒堑厍虿]有墜入到太陽里去，而是繞著太陽一圈一圈地旋轉(zhuǎn)。和太陽一樣，黑洞也有巨大的質(zhì)量并對周圍的天體產(chǎn)生引力。而和大部分人想象得不同，并不是所有的東西都會被黑洞吸引到黑洞中心的奇點。如果有一個物體在黑洞的“事界”（event horizon）之外，那黑洞對于這個物體就會和太陽對于地球一樣，讓它繞著自己旋轉(zhuǎn)。所以，如果我們觀測到有許多恒星繞著某個似乎空無一物的區(qū)域旋轉(zhuǎn)，那我們可以肯定的是那個空無一物的區(qū)域有一個質(zhì)量巨大的天體。什么樣的天體會質(zhì)量巨大而又不可觀測呢？除了黑洞，也就是遵循黑暗森林法則的外星生物了（參見《三體》）。鑒于后者是科幻小說，科學(xué)家們傾向于選擇前一種可能性。下圖是對于我們銀河系中心黑洞的一個觀測。在10年的時間里（1992～2002）科學(xué)家們觀測到了這些恒星對于圖中十字區(qū)域的圓周運動，證明了黑洞（候選）的存在。

二、引力透鏡（gravitational lensing）。根據(jù)廣義相對論，質(zhì)量巨大的物體會彎曲周圍的時空。而直接的結(jié)果，就是形成一種類似放大鏡的效應(yīng)。當(dāng)有黑洞存在于我們和某些遙遠天體之間時，來自遙遠天體的星光會被途中的黑洞彎曲和匯聚。下圖是引力透鏡的效應(yīng)觀測到時的樣子：

三、活動星系核（Active Galactic Nucleus，簡稱AGN，翻譯可能不準(zhǔn)確）。單獨而孤立的黑洞幾乎是不存在的。每一個黑洞附近，都或多或少有一些天體，慷慨地奉獻著自己的“血肉”養(yǎng)育著黑洞。黑洞這玩意吃東西的時候一點也不文雅，它不僅大快朵頤地湯水四濺，而且是名副其實的大款——吃一碗倒一碗。在這些物質(zhì)被黑洞的引力捕獲并吞噬的過程中，各種帶電粒子由于互相之間的摩擦?xí)椛涑龃罅康母吣苌渚€（湯水四濺）；而由于動量守恒和磁場的扭曲，很大一部分的帶電粒子本身也被黑洞以接近光速的速度甩出來（到的那一碗）。這些高能射線（主要是X射線和伽馬射線）和帶電粒子會遵循一個特定的方向（垂直于吸積盤，也就是accretion disk的方向。這些翻譯過來的詞聽著都很奇怪）從黑洞向外噴射。而如果這些噴射出來的射線和粒子處于能被觀測到的方向，我們就又能間接探測到黑洞的存在了。下圖是一個AGN的模型（這個模型現(xiàn)在還沒有直接觀測結(jié)果的證實，但被物理界廣泛接受和認可）：

所以再總結(jié)一下回答：雖然黑洞吞噬一切，包括光，我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^多種方式去研究和探索，并且觀測和感知到它的存在。

也許直到人類滅亡的那一天我們也不可能“看”到黑洞究竟長什么樣，也許我們永遠也不會有黑洞的幸存者講述劫后余生的故事。但是人類對知識的渴求，對宇宙的探索，會讓我們的腳步越走越遠，和黑洞中心的奇點無限接近。